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近日，位于美國加州蒙特利縣的埃爾克霍恩變電站發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)由特斯拉的儲能系統(tǒng)Megapack起火所致。據(jù)了解，目前火災(zāi)已經(jīng)得到控制，但起火的具體原因尚不明確。

在不到一年兩個月的時間里，特斯拉的儲能系統(tǒng)Megapack已經(jīng)誘發(fā)了兩起火災(zāi)。2021年7月30日，澳大利亞維多利亞州的維多利亞儲能電站中，Megapack系統(tǒng)著火，當(dāng)時該系統(tǒng)還在測試中。

Megapack 是特斯拉于2019年7月發(fā)布的大容量鋰離子電池儲能系統(tǒng)。根據(jù)公司網(wǎng)站介紹，系統(tǒng)每個單元可以儲存超過3 MWh的能量。Megapack儲能系統(tǒng)中最早使用的電池是三元鋰電池，2021年5月，特斯拉將Megapack中的一部分電池改為磷酸鐵鋰電池，以降低生產(chǎn)成本，提高安全性，并緩解三元鋰電池中鎳的供應(yīng)緊張的狀況。

根據(jù)特斯拉公司最新介紹，在經(jīng)過改進(jìn)后，目前Megapack系統(tǒng)每個單元的儲能容量為3.9MWh，額定功率為1.9MW。

據(jù)autoevoltuion網(wǎng)站介紹，加州埃爾克霍恩儲能電站由美國太平洋天然氣和電力公司(PG&E)管理。太平洋天然氣和電力公司今年4月啟用了特斯拉Megapack儲能系統(tǒng)，在埃爾克霍恩電站中，Megapack儲能系統(tǒng)的總?cè)萘繛?82.5兆瓦。

特斯拉公司在官方網(wǎng)站上介紹，Megapack儲能系統(tǒng)能夠?yàn)殡娋W(wǎng)可靠而安全地儲存能量，每個電池模塊都單獨(dú)配有逆變器，以提高效率和增加安全性。通過云軟件平臺的更新，Megapack的性能會隨著時間的推移得到不斷優(yōu)化。Megapack系統(tǒng)經(jīng)過廣泛的防火測試，包括集成系統(tǒng)的安全測試，采用了專門的監(jiān)控軟件，能夠進(jìn)行一周七天、每天24小時監(jiān)控支持。

防不勝防的電池?zé)崾Э?/strong>

從全球范圍的電化學(xué)儲能項(xiàng)目來看，特斯拉Megapack儲能系統(tǒng)的火災(zāi)事故，不是個案。

在前不久于杭州舉辦的第十二屆中國國際儲能大會中，據(jù)歐盟科學(xué)院院士、中國科技大學(xué)教授孫金華介紹，截至目前，全球總共發(fā)生了60多起電化學(xué)儲能火災(zāi)事故，大部分儲能電池使用的是三元鋰電池，事故發(fā)生時段主要在設(shè)備調(diào)試階段和充放電后的休止中。

在此次大會中，福建星云電子股份有限公司總裁助理劉震等多位業(yè)內(nèi)人士向澎湃新聞記者表示，電化學(xué)儲能的安全是一個系統(tǒng)性問題。導(dǎo)致電化學(xué)儲能電站起火的原因很多，包括電池、電氣設(shè)備本身的質(zhì)量問題，也包括系統(tǒng)保護(hù)措施設(shè)計(jì)的不完備，PCS（雙向儲能變流器）和BMS（電池管理系統(tǒng)）以及EMS（能量管理系統(tǒng)）等系統(tǒng)之間的控制及保護(hù)功能協(xié)調(diào)性差等，施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題、運(yùn)行和維護(hù)管理不當(dāng)?shù)染彩莾δ茈娬酒鸹鸬脑颉?br />
不過，盡管儲能電站起火的原因眾多，但電池本身的熱失控，以及電池模塊和系統(tǒng)的熱失控?cái)U(kuò)散，是行業(yè)目前關(guān)注的焦點(diǎn)。

特斯拉去年7月澳大利亞的火災(zāi)事故調(diào)查報(bào)告顯示，Megapack儲能系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)內(nèi)泄漏導(dǎo)致電池短路，并引發(fā)電子元件起火，而局部過熱造成了電池?zé)崾Э?，熱失控蔓延，進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)。

通常而言，電化學(xué)電池以不可控制的方式通過自加熱升高其溫度的事故被稱為熱失控。孫金華在大會發(fā)言中說，“以鋰離子電池為例，電池的金屬氧化物正極具有氧化性，而電池的電解液、隔膜等是可燃材料，具有還原性。氧化性和還原性物質(zhì)組成在一起，在一定情況下就會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。”

孫金華介紹說，“電池?zé)崾Э氐某跏剂α恐饕獊碜杂陔姵爻浞烹娧h(huán)的熱量積累，如果熱量不能及時導(dǎo)出，就會使系統(tǒng)的溫度升高，誘發(fā)初始反應(yīng)即電池負(fù)極表面的SEI膜分解，繼而會誘發(fā)主控反應(yīng)，即隔膜產(chǎn)生大量焦耳熱后導(dǎo)致的系列反應(yīng)，包括電解液的分解、電解液與正極的反應(yīng)等。”

在此次儲能大會中，很多消防業(yè)內(nèi)人士承認(rèn)，電化學(xué)儲能電站的火災(zāi)一旦蔓延，滅火實(shí)際非常困難。據(jù)中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師斯林軍介紹，現(xiàn)有的滅火劑包括水、全氟己酮、七氟丙烷、二氧化碳、氣溶膠等，都無法從根本上中斷電池內(nèi)部連鎖分解反應(yīng)。其中，氣體滅火劑主要熄滅明火，減低失控電池表面溫度，提供更多的反應(yīng)時間；水基型滅火劑冷卻降溫效果最好。從滅火實(shí)踐來看，對于儲能電站的火災(zāi)，最后的手段就是大水漫灌。

對于儲能電站的消防安全維護(hù)，斯林軍則從消防設(shè)計(jì)、防排煙設(shè)計(jì)、電池室布置、PCS室布置、暖通設(shè)計(jì)等方面給出了建議。

首先，儲能電站應(yīng)該配備火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)和二次噴淋冷卻系統(tǒng)。其中，報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置完善的可燃?xì)怏w探測器，通過煙感、溫感、消防報(bào)警信號與BMS溫度信號聯(lián)合判斷電池?zé)崾Э?。而電池區(qū)域應(yīng)該按規(guī)范設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，并與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)連鎖，一個獨(dú)立的電池區(qū)域作為一個防護(hù)區(qū)。因電池室著火后，人員難以靠近，建議每個電池區(qū)域上方設(shè)置雨淋噴頭，手動接入外部電源。

其次，儲能電站的通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該能限制可燃?xì)怏w在最低爆炸極限的25%以下。電池室必須設(shè)置災(zāi)后機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，采用防爆風(fēng)機(jī)，可燃?xì)怏w探測系統(tǒng)應(yīng)與通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動，預(yù)防熱失控過程中特別是明火滅后產(chǎn)生的氣體積聚導(dǎo)致的爆炸。

再次，在進(jìn)行電池室的布置時，電池柜基座應(yīng)該預(yù)埋槽鋼，找平、焊接、可靠接地。電池柜正面應(yīng)預(yù)留足夠的維護(hù)通道，建議在1200MM以上。電池柜背靠背布置或靠墻布置時，應(yīng)預(yù)留200MM以上的散熱空間。為防止事故擴(kuò)大化，建議電池室電纜應(yīng)上出線和橋架方式。 

原標(biāo)題：火災(zāi)、爆炸警示錄：電化學(xué)儲能安全如何守護(hù)？